(57)【要約】  【課題】  クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転変位角を、直接的に検出して機関低回転時でも高い検出精度を確保する。  【解決手段】  機関運転状態に応じてクランクシャフトとに対するカムシャフトの相対回転位相を変更可能な位相調整機構を備えている。また、相対変位検出手段６は、永久磁石３４から第１ヨーク部材３７に出力された磁気を固定側の第３ヨーク部材４１に伝達し、ここから、ホール素子４５に伝達する。さらに該ホール素子を経た磁気を第４ヨーク部材４２を経て、第２ヨーク部材３８に伝達し、さらに前記永久磁石に循環伝達する。これにより、前記第３、４ヨーク部材における磁界の変化を検出することによって、前記カムシャフトの相対回転変位角を直接的に検出するようになっている。  【選択図】  図１
2005299606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けられ、クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を変更可能な位相調整機構と、
該位相調整機構の作動状態を検出することにより、前記クランクシャフトに対するカムシャフトの相対変位角を検出する相対変位検出手段と、
該相対変位検出手段によって検出された検出値に基づいて、前記位相調整機構の作動を制御する制御手段と、を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
回転自在に設けられ、クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を変更可能な位相調整機構と、
該位相調整機構の作動状態を検出することにより、前記クランクシャフトに対するカムシャフトの相対変位角を直接検出する相対変位検出手段と、
該相対変位検出手段によって検出された検出値に基づいて、前記位相調整機構の作動を制御する制御手段と、を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
クランクシャフトとカムシャフトの間に回転自在に設けられた中間回転体の回転作動状態を制御することにより、前記クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を変更可能な位相調整機構と、
前記中間回転体に対する前記クランクシャフトあるいはカムシャフトの相対変位角を直接検出して、前記クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転変位角を検出する相対変位検出手段と、
該相対変位検出手段によって検出された検出値に基づいて、前記位相調整機構の作動を制御する制御手段と、を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関し、とりわけ、クランクシャフトとカムシャフトの相対回転変位角を検出する相対変位検出手段の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来のバルブタイミング制御装置としては、以下の特許文献１に記載されるようなものが提案されている。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置は、特にクランクシャフトに対するカムシャフトの回転方向の相対変位角を検出する相対変位検出手段に関する発明であって、クランク角センサから検出した基準クランク位置をカムセンサからの信号に基づいてカム位置検出値ＶＴＣＮＯＷＰを逐次記憶し、基準位置学習を行うときには、大きな重み係数Ｋ１を用いてカム位置検出値ＶＴＣＮＯＷＰを加重平均し、学習終了後は、小さな重み係数Ｋ２を用いてカム位置検出値ＶＴＣＮＯＷＰを加重平均するようになっている。
【０００４】
そして、クランク角センサの基準クランク位置検出や、前記カムセンサ側のカムシャフト回転角の検出は、クランクシャフトやカムシャフトの外周側に設けた複数の突起をピックアップすることによってパルス信号として取り出して検出するようになっている。
【特許文献１】特開２００２−１３００３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この従来のバルブタイミング制御装置にあっては、カムセンサのカムパルス位置がクランク角センサの基準クランク位置より移動した量を、カムシャフトのカム位相角として検出するようになっていることから、前記各カムパルス（突起）間の時間はカム位相角を検出することができないおそれがある。
【０００６】
特に、例えば、機関のクランキング時やアイドリング運転中などの機関の低回転時などにおいて、検出すべき先のカムパルスから次のカムパルスまでの到達時間が長くなる場合には、現在のクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転変位角を正確に検出することができなくなるおそれがある。
【０００７】
この結果、バルブタイミング制御装置（ＶＴＣ）の作動応答性が低下して制御精度の低下を招いている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記従来の技術的課題を解決するために案出されたもので、請求項１に記載の発明は、回転自在に設けられ、クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を変更可能な位相調整機構と、該位相調整機構の作動状態を検出することにより、前記クランクシャフトに対するカムシャフトの相対変位角を検出する相対変位検出手段と、該相対変位検出手段によって検出された検出値に基づいて、前記位相調整機構の作動を制御する制御手段とを有することを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、従来のように、クランクシャフトの回転角とカムシャフトのカム角とを両方をそれぞれ検出して、該両者の相対回転変位角を検出するのではなく、位相調整機構の作動状態からカムシャフトの相対回転変位角を検出しているので、クランクシャフトとカムシャフトの回転数に変化があったとしても何ら影響されることはない。
【００１０】
この結果、機関低回転域でも相対変位検出手段による相対回転変位角の検出精度が高くなり、したがって、バルブタイミング制御精度が向上する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明と基本的に同一であるが、特に、相対変位検出手段は、前記クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転変位角を直接検出するようになっている。
【００１２】
この発明によれば、カムシャフトの相対変位角を直接検出するようにしたため、請求項１と同様な作用効果が得られる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１，２の発明をさらに具体化したものであって、クランクシャフトとカムシャフトの間に回転自在に設けられた中間回転体の回転作動状態を制御することにより、前記クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を変更可能な位相調整機構と、前記中間回転体に対する前記クランクシャフトあるいはカムシャフトの相対回転変位角を直接検出して、前記クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転変位角を検出する相対変位検出手段と、該相対変位検出手段によって検出された検出値に基づいて前記位相調整機構の作動を制御する制御手段とを有することを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、前記中間回転体は、クランクシャフトとカムシャフトとの間に回転自在に設けられていることから、この中間回転体に対するクランクシャフトあるいはカムシャフトの相対変位角を比較的自由に設定することが可能になり、実際のクランクシャフトとカムシャフトとの相対変位角よりも大きくすることが可能になる。
【００１５】
このため、相対変位検出手段が、前記中間回転体の大きな相対回転変位角を直接検出するため、検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態は、内燃機関の吸気側の動力伝達系に適用したものであるが、内燃機関の排気側の動力伝達系に同様に適用することも可能である。
【００１７】
すなわち、このバルブタイミング制御装置は、図４に示すように内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、タイミングチェーン（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に連係されるリング状歯車部３が外周に一体に形成されたほぼ円筒状のタイミングスプロケット２（駆動部材）と、該タイミングスプロケット２の内周側に配置されて、両者１，２の組付角を操作する組付角操作手段４と、前記カムシャフト１の前端部とタイミングスプロケット２との間、つまり組付角操作手段４よりもカムシャフト１寄りの後方側に配置されて、該組付角操作手段４を駆動する操作力付与手段５と、前記組付角操作手段４の前方位置に設けられて、前記タイミングスプロケット２に対するカムシャフト１の相対回転変位角を検出する相対変位検出手段６と、前記シリンダヘッドのヘッドカバーに取り付けられて、組付角操作手段４と相対変位検出手段６の前面と周域を覆うＶＴＣカバー３２とを備えている。なお、前記組付角操作手段４と操作力付与手段５によって位相調整機構が構成されている。
【００１８】
前記カムシャフト１は、前端部に軸方向から嵌着されたほぼ円筒状のスリーブ１ａと、該スリーブ１ａの前端に軸方向から嵌着された従動軸部材７（従動部材）がカムボルト１０を介して軸方向から共締め結合されている。前記従動軸部材７は、先端部に段差大径状の円筒状の拡径部７ａが一体に設けられている。
【００１９】
前記タイミングスプロケット２は、大径円筒部２ａと、該大径円筒部２ａの前端に一体に形成された小径円筒部２ｂとによって段差径状に形成され、この小径円筒部２ｂが、前記従動軸部材７の拡径部７ａの外周に一対のボールベアリング３０，３０によって回転可能に組み付けられている。
【００２０】
そして、タイミングスプロケット２の大径円筒部２ａの小径円筒部２ｂ側に一体に有する隔壁円板部２ｃの前面（カムシャフト１側の面）には、図２に示すように、対面する平行な側壁を有する３つ径方向溝８が該タイミングスプロケット２のほぼ半径方向に沿うように形成されている。
【００２１】
また、前記従動軸部材７は、図４に示すように、前記拡径部７ａのカムシャフト１側の端部の外周面に放射状に突出する三つのレバー突起９が一体に形成されて、軸芯部に形成された貫通孔７ｂを貫通する前記ボルト１０によってカムシャフト１に結合されている。各レバー突起９には、３つのリンク１１の各基端がそれぞれピン１２によって枢支連結され、各リンク１１の先端には前記各径方向溝８に摺動自在に係合する円柱状の突出部１３が一体に形成されている。
【００２２】
各リンク１１は、各突出部１３が対応する径方向溝８に係合した状態において、ピン１２を介して従動軸部材７に連結されているため、リンク１１の先端側が外力を受けて径方向溝８に沿って変位すると、タイミングスプロケット２と従動軸部材７とは各リンク１１の作用でもって突出部１３の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００２３】
また、各リンク１１の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴１４が形成され、この収容穴１４に、後述する渦巻き溝１５に係合する球面突起１６ａを有する係合ピン１６と、この係合ピン１６を前方側（渦巻き溝１５側）に付勢するコイルばね１７とが収容されている。
【００２４】
一方、従動軸部材７のレバー突起９の突設位置よりも後方側には、円板状の渦ディスクである中間回転体１８が軸受２９を介して回転自在に支持されている。この中間回転体１８の前面側には断面半円状の前述の渦巻き溝１５が形成され、この渦巻き溝１５に、前記各リンク１１の先端の係合ピン１６が転動自在に案内係合されている。
【００２５】
前記渦巻き溝１５の渦巻きは、タイミングスプロケット２の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、各係合ピン１６が渦巻き溝１５に係合した状態において、中間回転体１８がタイミングスプロケット２に対して遅れ方向に相対回転すると、各リンク１１の先端部は径方向溝８に案内されつつ、渦巻き溝１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体１８が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
【００２６】
前記組付角操作手段４は、前記タイミングスプロケット２の径方向溝８、リンク１１、突出部１３、係合ピン１６、レバー突起９、中間回転体１８、渦巻き溝１５等によって構成されている。この組付角操作手段４は、操作力付与手段５から中間回転体１８にカムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝１５と係合ピン１６の係合部を通してリンク１１の先端を径方向に変位させ、このときリンク１１とレバー突起９の作用でもってタイミングスプロケット２と従動軸部材７に相対的な回動力を伝達する。
【００２７】
一方、操作力付与手段５は、中間回転体１８をタイミングスプロケット２の回転方向に付勢するゼンマイばね１９と、中間回転体１８をタイミングスプロケット２の回転方向と逆方向に制動付勢する電磁アクチュエータであるヒステリシスブレーキ２０とを備え、内燃機関の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ２０の制動力を適宜制御することにより、中間回転体１８をタイミングスプロケット２に対して相対回動させ、あるいは、両者の回動位置を維持するようになっている。
【００２８】
ゼンマイばね１９は、図５にも示すように、前記タイミングスプロケット２の大径部２ａ内の中間回転体１８の外側に配置され、その外周端部１９ａが大径部２ａの内周部の係合孔に係合される一方で、内周端部１９ｂが中間回転体１８の円筒状の基部１８ａの係合溝１８ｂに係合されている。
【００２９】
一方、ヒステリシスブレーキ２０は、中間回転体１８の後端部にリテーナプレート２２と該リテーナプレート２２の後端面に一体に設けられた突起２２ａを介して取り付けられた有底円筒状のヒステリシスリング２３と、磁界制御手段としての電磁コイル２４と、電磁コイル２４の磁気を誘導する磁気誘導部材であるコイルヨーク２５とを備え、電磁コイル２４が機関の運転状態に応じて制御手段である図外のコントローラによって通電制御されるようになっている。
【００３０】
前記ヒステリシスリング２３は、円板状の基部２３ａと該基部２３ａの外周側にビス２３ｃを介して結合された円筒部２３ｂとから構成され、前記基部２３ａは、内周部に円周方向の等間隔位置に形成された３つの凹溝内に嵌着したブッシュ２１内に前記各突起２２ａが圧入されることによってリテーナプレート２２に結合されるようになっている。また、このヒステリシスリング２３は、前記外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束が変化する特性（磁気的ヒステリシス特性）をもつヒステリシス材（半硬質材）によって形成され、外周側の前記円筒部２３ｂ部分が前記コイルヨーク２５によって制動作用を受けるようになっている。
【００３１】
前記コイルヨーク２５は、電磁コイル２５を取り囲むように全体が略円板形状に形成され、外周面が図外のシリンダヘッドの上端部に所定のボルトによって固定されている。また、その内周側でニードル軸受２８を介してカムシャフト１の前端部を回転自在に支持していると共に、一対のボールベアリング３１によって前記ヒステリシスリング２３の基部２３ａ側を回転自在に支持している。
【００３２】
そして、前記コイルヨーク２５の前面側（中間回転体１８側）には磁気入出部分が円筒状の隙間をもって向かい合うように周面状の一対の対向面２６，２７が形成されている。この両対向面２６，２７には、夫々円周方向に沿って複数の凹凸が連続して形成され、これらの凹凸のうちの凸部２６ａ，２７ａが磁界発生部を構成するようになっている。
【００３３】
そして、一方の対向面２６の凸部２６ａと他方の対向面２７の凸部２７ａは円周方向に交互に配置され、対向面２６，２７相互の近接する凸部２６ａ，２７ａがすべて円周方向にずれている。したがって、両対向面２６，２７の近接する凸部２６ａ，２７ａ間には、電磁コイル２４の励磁によって円周方向に傾きをもった向きの磁界が発生する。そして、両対向面２６，２７間の隙間には前記ヒステリシスリング２３の円筒部２３ａが非接触状態で介装されている。
【００３４】
このヒステリシスブレーキ２０は、ヒステリシスリング２３が対向面２６，２７間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング２３の内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによって制動力を発生するものであるが、その制動力は、ヒステリシスリング２３の回転速度（対向面２６，２７とヒステリシスリング２３の相対速度）に関係なく、磁界の強さ、即ち、電磁コイル２４の励磁電流の大きさに略比例した一定の値となる。
【００３５】
なお、前記シリンダヘッドに固定されたコイルヨーク２５内に、シリンダヘッド内のメインオイルギャラリーと連通する図外のオイル通路が形成されている。このオイル通路内に導入された潤滑油は、カムシャフト１の径方向に形成された油孔１ｂ及びカムボルト１０の外周面と従動軸部材７のボルト孔内周面との間の隙間を通って該従動軸部材７に径方向に沿って形成された油孔７ｃから位相調整機構の内部に供給されて、渦巻き溝１５と係合ピン１６との間などの各摺動部を効果的に潤滑するようになっている。
【００３６】
そして、前記相対変位検出手段６は、図１、図２、図４に示すように、回転部側である従動軸部材７側に設けられた磁界発生機構と、固定部側であるＶＴＣカバー３２側に設けられて、前記磁界発生機構からの磁界の変化を検出するセンサ機構とから構成されている。
【００３７】
前記磁界発生機構は、前記拡径部７ａの前端側にビスによって固定された非磁性材である合成樹脂材からなるほぼ碗形状のマグネットベース３３と、該マグネットベース３３の先端部（底部）に形成された保持溝３３ａ内に収容保持されると共にピン３３ｃによってかしめ固定された永久磁石３４と、前記タイミングスプロケット２の小径部２ｂの先端縁にボルトによって軸方向から固定されたセンサベース３５と、該センサベース３５の前端面に円筒状のヨークホルダー３６を介してボルト固定された第１ヨーク部材３７及び第２第２ヨーク部材３８とを備えている。なお、前記マグネットベース３３の外周面と前記センサベース３５の内周面との間には、センサ機構へのゴミなどの侵入を防止するシール部材５１が介装されている。
【００３８】
前記マグネットベース３３は、図１に示すように、保持溝３３ａの上下が開口して両側に２面幅状の突起壁３３ｂ、３３ｂを有し、この両突起壁３３ｂ、３３ｂの間に前記永久磁石３４が収容配置されている。この永久磁石３４は、両側縁が突起壁３３ｂ、３３ｂに対応して切り欠かれて、上下方向に延出したほぼ楕円状に形成されており、上端部中央と下端部中央がＮ極とＳ極のそれぞれの中心に設定されている。
【００３９】
前記第１ヨーク部材３７は、図１及び図２に示すように、前記センサベース３５の内周部上端側にボルト固定されるプレート状の基部３７ａと、該基部３７ａの内周縁に一体に有する扇状ヨーク部３７ｂと、該扇状ヨーク部３７ｂの要部に一体に設けられた円柱状の中央ヨーク部３７ｃとから構成されている。この中央ヨーク部３７ｃは、後端面が前記永久磁石３４の前面に配置されている。
【００４０】
前記第２ヨーク部材３８は、センサベース３５の内周部下端側にボルト固定されるプレート状の基部３８ａと、該基部３８ａの上端縁に一体に設けられたプレート状の円弧ヨーク部３８ｂと、該円弧ヨーク部３８ｂの後端部に同じ曲率で一体に設けられた円環ヨーク部３８ｃとから構成されている。この円環ヨーク部３８ｃは、後述する第４ヨーク部材４２の外周側を囲繞するように配置されている。
【００４１】
前記センサ機構は、前記ＶＴＣカバー３２の内側に配置されて、内周にボールベアリング３９によって前記ヨークホルダー３６の前端部を回転自在に支持する円環状の素子ホルダー４０と、前記第１ヨーク部材３７の中央ヨーク部３７ｃにエアギャップＧを介して対向配置された整流ヨークである第３ヨーク部材４１と、該素子ホルダー４０の内周にボルト固定された整流ヨークである有底円筒状の第４ヨーク部材４２と、該第４ヨーク部材４２の筒部内周面に嵌着固定されて、前記第３ヨーク部材４１を保持する円筒状の合成樹脂製の保護キャップ４３と、第４ヨーク部材４２の上げ底状の底壁中央に一体に設けられた円柱状突起４２ｃの外周に嵌着された合成樹脂製の円環状の保護部材４４と、該第３ヨーク部材４１と第４ヨーク部材４２の突起４２ｃとの間に挟持状態に前記保護部材４４により保持されて、リード線４５ａが引き出されたホール素子４５とを備えている。
【００４２】
前記素子ホルダー４０は、図１に示すように、外周の円周方向等間隔位置に３つの突起４０ａが一体に突設されていると共に、該各突起４０ａの内部軸方向に穿設された固定用孔にピン４６の一端部がそれぞれ圧入固定されている。
【００４３】
また、ＶＴＣカバー３２の内部外周側に円周方向の等間隔位置に３つ形成された各保持孔３２ａの内部に円盤状のゴムブッシュ４７がそれぞれ固定されており、この各ゴムブッシュ４７の中央孔に、前記各ピン４６の他端部が挿通されて、素子ホルダー４０を前記ＶＴＣカバー３２に弾性支持するようになっている。
【００４４】
また、この素子ホルダー４０は、図４に示すように、外周部の内周側に前記ボールベアリング３９の外輪が圧入固定されていると共に、ＶＴＣカバー３２の内面と第４ヨーク部材４２との間に弾装されたコイルスプリング４９のばね力によって前記ボールベアリング３９の外輪をカムシャフト１方向に付勢して軸方向の位置決めとガタの発生を防止するようになっている。
【００４５】
なお、前記ＶＴＣカバー３２は、前記各保持孔６ａの外側開口を閉塞する栓体４８が螺着されている。
【００４６】
前記第３ヨーク部材４１は、小径なほぼ円板状に形成されて、前記第１ヨーク部材３７の中央ヨーク部３７ｃに所定幅（約１ｍｍ）のエアギャップＧをもって軸方向から対向配置されている。また、第２ヨーク部材３８の円環ヨーク部３８ｃの内周面と第４ヨーク部材４２の円筒部４２ｂの外周面との間にもエアギャップＧ１が形成されている。
【００４７】
前記第４ヨーク部材４２は、素子ホルダー４０にボルト固定される外周部の円板状基部４２ａと、該基部４２ａの内周部に一体に設けられて、上げ底状の底壁を有する円筒部４２ｂと、前記底壁の突起４２ｃを備え、該突起４２ｃは、前記底壁の外面中央に前記永久磁石３６第１ヨーク部材３７の中央ヨーク部３７ｃ、第３ヨーク部材４１と同軸に配置されている。
【００４８】
前記ホール素子４５は、リード線４５ａが図外の前記コントローラに接続されている。また、このコントローラは、イグニッションスイッチをオンして通電すると同時に作動し、また相対変位検出手段６のホール素子４５も作動することから、イグニッションスイッチのオン作動と同時にタイミングスプロケット２に対するカムシャフト１の現在の相対回転変位角を検出するようになっている。
【００４９】
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、機関停止時には、ヒステリシスブレーキ２０の電磁コイル２４の励磁をオフにしておくことにより、ゼンマイばね１９の力によって中間回転体１８をタイミングスプロケット２に対して機関回転方向に最大に回転させておく（図６参照）。これにより、内燃機関の始動時やアイドル運転時には、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相（機関弁の開閉タイミング）は最遅角側に維持され、機関回転の安定化と燃費の向上が図られる。
【００５０】
そして、この状態から機関の運転が通常運転に移行し、前記回転位相を最進角側に変更すべき指令が前記コントローラから発されると、ヒステリシスブレーキ２０の電磁コイル２４の励磁がオンにされて、ゼンマイばね１９の力に抗する制動力が中間回転体１８に付与される。これにより、中間回転体１８がタイミングスプロケット２に対して逆方向に回転し、それによってリンク１１の先端の係合ピン１６が渦巻き溝１５に誘導されてリンク１１の先端部が径方向溝８に沿って変位し、図７に示すようにリンク１１の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材７の組付角が最進角側に変更される。この結果、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相が最進角側に変更され、それによって機関の高出力化が図られることとなる。
【００５１】
また、この状態から前記回転位相を最遅角側に変更すべく指令がコントローラから発されると、ヒステリシスブレーキ２０の電磁コイル２４の励磁がオフにされ、再度ゼンマイばね１９の力によって中間回転体１８が正方向に回転させられる。すると、渦巻き溝１５による係合ピン１６の誘導によってリンク１１が上記と逆方向に揺動し、図６に示すようにそのリンク１１の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材７の組付角が再度最遅角側に変更される。
【００５２】
なお、このバルブタイミング制御装置によるクランクシャフトとカムシャフト１の回転位相は、前述のように、最遅角と最進角の二種の位相ばかりでなく、ヒステリシスブレーキ２０の制動力の制御によって任意の位相に変更し、例えば図８に示すように、ゼンマイばね１９の力とヒステリシスブレーキ２０の制動力のバランスによってその位相をクランク角約５０°のほぼ中間位置に保持することができる。
【００５３】
このバルブタイミング制御装置においては、中間回転体１８に対する制動機構として、非接触状態で制動力を作用させることのできるヒステリシスブレーキ２０を採用しているため、経時使用によっても摩耗等の心配がなく、長期に亙って安定した制動効果を得ることができる。したがって、バルブタイミングの制御精度を常に高く維持し、装置の信頼性を高めることができる。
【００５４】
また、この実施形態では、前述のように、機関運転状態に応じて、前記カムシャフト１とタイミングスプロケット２との相対回転位相が変化して、相対変位検出手段６の永久磁石３４が、例えば図３に示すように、角度θだけ回転するとＮ極の中心Ｐから出力された磁界Ｚが第１ヨーク部材３７の扇状ヨーク部３７ｂに伝達されて中央ヨーク部３７ｃに伝達される。さらにエアーギャップＧを介して第３ヨーク部材４１を経てホール素子４５に伝達される。さらに、このホール素子４５から第４ヨーク部材４２の突起４２ｃを介して円筒部４２ｂに伝達され、さらにここからエアーギャップＧ１を介して第２ヨーク部材３８の円環ヨーク部３８ｃに伝達されて、永久磁石３４のＳ極に戻るようになっている。そして、前記永久磁石３４の回転角度θの連続的な変化によって前記磁界Ｚの磁束密度が連続的に変化することから、この磁束密度の連続的な変化を前記ホール素子４５が検出してその電圧変化をコントローラに出力する。
【００５５】
このコントローラでは、ホール素子４５からリード線４５ａを介して出力された連続的な検出信号（電圧変化）に基づいてクランクシャフトに対するカムシャフト１の相対回転変位角を演算などによって求める。
【００５６】
このように、この実施形態では、位相調整機構の作動状態、つまりカムシャフト１の相対回転変位角を、磁界を介してホール素子４５がそのまま直接的にフィードバック入力し、その電圧変化をコントローラに出力して相対回転変位角を検出しているので、クランクシャフトとカムシャフト１の回転数に変化があったとしても何ら影響されることはない。
【００５７】
この結果、機関低回転域でも相対変位検出手段６の回転位相検出精度が高くなり、バルブタイミング制御精度が向上する。
【００５８】
また、前記中間回転体１８は、カムシャフト２とタイミングスプロケット２の間に回転自在に設けられていることから、この中間回転体１８に対するタイミングスプロケット２あるいはカムシャフト１の相対変位角を比較的自由に設定することが可能になり、実際のタイミングスプロケット２（クランクシャフト）とカムシャフト２との相対回転変位角よりも大きくすることが可能になる。このため、相対変位検出手段６が、前記中間回転体１８の大きな相対回転変位角を直接検出するため、検出精度を向上させることができる。
【００５９】
また、タイミングスプロケット２に対するカムシャフト１の相対回転変位角を、アナログ的に連続的に検出することができるので、バルブタイミングを細かく制御することができる。
【００６０】
この実施形態では、検出値を永久磁石３４の磁気によって外部に出力していることから、被検出側であるカムシャフト１と検出する側の相対変位検出手段６とは非接触状態とすることができる。つまり、回転側である磁気を発生する永久磁石３４側と、固定側である第３，第４ヨーク部材４１，４４とが非接触状態にできることから、接触による摩耗などの発生がなくなり、装置の耐久性や信頼性が向上する。
【００６１】
さらに、永久磁石３４から出力される磁束密度（磁気）の変化によってカムシャフト１の相対回転変位を検出することから、例えば、磁気を一度別の検出情報に変換して外部に出力することなく、そのままの磁気変化を利用して直接外部に出力することができる。この結果、検出誤差などの発生がなくなり、検出精度が向上する。
【００６２】
また、永久磁石３４を、円板状ではなく前記特異なほぼ楕円形状に形成することによって、前記保持溝３３ａ内に収容保持される際に、永久磁石３４のＮ極とＳ極の中心Ｐ、Ｐ１の位置決めを容易に行うことができる。
【００６３】
さらに、第１ヨーク部材３７の中央ヨーク部３７ｃと第２ヨーク部材３８の円環ヨーク部３８ｃ及び第４ヨーク部材４２の円筒部４２ｂの外径がそれぞれ異なっていることから、第１、第２ヨーク部材３７，３８側である回転側から第４ヨーク部材４２側である固定側へ磁気を確実に伝達することが可能になる。
【００６４】
また、この実施形態では、イグニッションスイッチをオンして通電すると同時に相対変位検出手段６が、タイミングスプロケット２に対するカムシャフト１の現在の相対変位位置を検出し、クランキング開始時からヒステリシスブレーキ２０を始動可能な状態に制御することから、機関のクランキング開始時から始動までの間でも組付角操作手段４などの位相調整機構によってタイミングスプロケット２とカムシャフト１の相対回転変位角を制御することが可能になる。
【００６５】
さらに、この実施形態によれば、コイルヨーク２５がシリンダヘッドに固定されて、カムシャフト１の軸受として機能するようになっているため、該カムシャフト１の安定した支持が可能になることは勿論のこと、装置がコイルヨーク２５の幅分だけシリンダヘッドから機関前後方向へ突出することが無くなることから、装置の軸方向の長さを短尺化することが可能になる。この結果、配置スペースの厳しいエンジンルーム内への配置が容易になると共に、レイアウトの自由度が向上する。
【００６６】
図９は本発明の第２の実施形態を示し、組付角操作手段４と操作力付与手段５の前後の配置を逆にすると共に、中間回転体１８を最遅角方向に回転付勢するばね部材をゼンマイばねに代えて捻りコイルばね１９としたものである。
【００６７】
他は第１の実施形態と同様な構成であるから、共通の部材は同一符号を付して具体的な説明を省略する。
【００６８】
すなわち、カムシャフト１は、先端部に円筒状の支持部材５２がカムボルト１０によって軸方向から結合されていると共に、該支持部材５２のカムシャフト１側の端縁に大径なフランジ部５２ａが一体に設けられている。また、前記フランジ部５２ａの前端面には、ピン１２を介して組付角操作手段４のリンク１１が回転自在に設けられており、このリンク１１の先端部に先端球面１６ａの係合ピン１６が設けられている。
【００６９】
また、前記支持部材５２の先端部には、有底円筒状のマグネットホルダー３３が雌雄ねじによって軸方向から螺着固定されており、このマグネットホルダー３３の先端側に有する底壁３３ａの前面中央に永久磁石３４が設けられている。
【００７０】
タイミングスプロケット２は、ほぼ円板状に形成されて内周面が前記支持部材５２の外周に回転自在に支持されていると共に、外周部にボルト５３によって固定されたほぼＬ字形状の支持プレート５４を介して前記フランジ部５２ａの外周に回転案内可能に支持されている。
【００７１】
また、前記タイミングスプロケット２の前方位置には、一側面に渦巻き溝１５が形成された中間回転体１８がボールベアリング２９によって前記支持部材５２に回転自在に支持されている。
【００７２】
この中間回転体１８は、外周に円筒状のヒステリシスリング２３がボルト５５によって固定されていると共に、内周部の筒状突起１８ａに円筒部材５６のフランジ状一端部５６ａが溶接などによって固定されている。
【００７３】
この円筒部材５６は、先端部がＶＴＣカバー３２付近まで延設されて前記マグネットホルダー３３全体を外方から囲繞するようになっていると共に、先端部にセンサーベース３５がボルト５７によって固定されている。
【００７４】
また、円筒部材５６とマグネットホルダー３３との間には、前記コイルばね１９が配置されており、このコイルばね１９の一端部１９ａが、マグネットホルダー３３の後端部に係止されている一方、他端部１９ｂが円筒部材５６の先端部に係止されている。なお、前記マグネットホルダー３３とセンサベース３５との間には、シール部材５１が介装されている。
【００７５】
操作力付与手段５のヒステリシスブレーキ２０は、内部に電磁コイル２４を設けたコイルヨーク２５がＶＴＣカバー３２にボルト５８によって固定されていると共に、内周に設けられたニードルベアリング５９によって前記円筒部材５６を回転自在に支持している。また、前記コイルヨーク２５の後面側（中間回転体１８側）には磁気入出部分が円筒状の隙間をもって向かい合うように周面状の一対の対向面２６，２７が形成され、この両対向面２６，２７に夫々円周方向に沿って複数の凹凸が連続して形成され、これらの凹凸のうちの凸部が磁界発生部を構成するようになっていることは、第１の実施形態と同様である。
【００７６】
また、前記ＶＴＣカバー３２の中央内端面に素子ホルダー４０が固定されており、該素子ホルダー４０の外周面に前記センサーベース３５がボールベアリング３９によって回転自在に支持されている。
【００７７】
そして、前記センサーベース３５の内周部に有する円筒部３５ａの内周面には、前記永久磁石３４と所定のエアギャップをもって径方向から対峙する第１ヨーク部材３７が設けられていると共に、該第１ヨーク部材３７と径方向から対向する位置に第２ヨーク部材３８が設けられている。
【００７８】
一方、前記素子ホルダー４０は、前記センサーベース３３側の前面に第１ヨーク部材３７及び第２ヨーク部材３８にエアギャップをもって対向した第３ヨーク部材４１と第４ヨーク部材４２が設けられており、この第３ヨーク部材４１と第４ヨーク部材４２は径方向において所定のエアギャップをもって対峙している。また、素子ホルダー４０の内部には、前記第３、第４ヨーク部材４１，４２にそれぞれ電気的に接続されたホール素子４５が設けられている。
【００７９】
したがって、この実施形態によれば、位相調整機構や相対変位検出手段６などの作用は、前記第１の実施形態と同様であるが、タイミングスプロケット２に対するカムシャフト１の相対回転変位による永久磁石３４からの磁界の流れを簡単に説明する。
【００８０】
すなわち、両者１，２の相対回転変位が発生して永久磁石３４がセンサーベース３３を介して一方向に回動すると、Ｎ極の中心Ｐから出力された磁界は、第１ヨーク部材３７に伝達され、ここからエアギャップを介して第３ヨーク部材４１を通ってホール素子４５に入力される。さらにここから、第４ヨーク部材４２に伝達されて、ここからエアギャップを介して第２ヨーク部材３８に伝達され、ここから永久磁石３４のＳ極の中心Ｐ１に入力される。これにより、ホール素子４５が、磁束密度の変化を検出してカムシャフト１の相対回転変位角をフィードバックして直接的に検出する。
【００８１】
したがって、この実施形態も前述した第１実施形態と同様な作用効果が得られる。
【００８２】
前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
【００８３】
請求項（１）  前記相対変位検出手段は、前記クランクシャフトに対するカムシャフトの相対変位角を連続的に検出するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００８４】
この発明によれば、カムシャフトの相対変位角をアナログ的に連続的に検出できることから、バルブタイミングの細かな制御を行うことが可能になる。
【００８５】
請求項（２）  前記相対変位検出手段は、位相調整機構の作動状態を検出した検出値を磁気によって外部に出力することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００８６】
この発明によれば、検出値を磁気によって外部に出力していることから、被検出側である回転側と出力される側の外部とは非接触状態とすることができる。このため、接触による摩耗などの発生がなくなり、装置の耐久性や信頼性が向上する。
【００８７】
請求項（３）  前記相対変位検出手段は、前記位相調整機構の作動状態に応じて磁気が変化するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００８８】
この発明によれば、検出対象を磁気の変化とし、この磁気の変化によって位相調整機構の作動状態を検出するようになっていることから、磁気を一度別の検出情報に変換して外部に出力することなく、そのままの磁気変化を利用して直接外部に出力することができる。
【００８９】
この結果、検出誤差などの発生がなくなり、検出精度が向上する。
【００９０】
請求項（４）  前記相対変位検出手段は、前記位相調整機構の作動状態に応じて相対回転する部材の一方に永久磁石を設けると共に、他方にヨークを設け、互いの相対回転に応じて前記永久磁石の磁極中心とヨークとの離間距離の変化によって変化する磁界を検出することを特徴とする請求項（３）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００９１】
この発明によれば、永久磁石のヨークに作用する磁力の強弱によって相対変位角を検出することから、請求項（３）の発明と同様に、検出誤差などの発生を十分がなくなる。
【００９２】
請求項（５）  前記永久磁石を径方向に長いほぼ楕円形状に形成すると共に、非磁性材に形成された前記永久磁石の外形とほぼ同形の保持溝内に収容保持したことを特徴とする請求項（４）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００９３】
この発明によれば、永久磁石を、円形ではなく前記特異な形状に形成することによって、前記保持溝内に収容保持される際に、永久磁石の磁極の中心の位置決めを容易に行うことができる。
【００９４】
請求項（６）  前記ヨークは、前記永久磁石の外周側に設けられた第１ヨーク部材と第２ヨーク部材とを備え、前記永久磁石から前記各ヨーク部材に出力された磁界の変化を検出する請求項（４）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００９５】
請求項（７）  前記永久磁石から前記第１ヨーク部材に出力された磁気をエアギャップを介して固定側の第３ヨーク部材に伝達すると共に、該第３ヨーク部材から検出素子に伝達し、さらに該検出素子から第４ヨーク部材を経由した磁気をエアギャップを介して前記第２ヨーク部材に伝達して前記永久磁石に伝達し、前記第３、４ヨーク部材における磁界の変化を前記検出素子が検出することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００９６】
請求項（８）  前記第１ヨーク部材と第２ヨーク部材は、前記第３ヨーク部材側において外径が異なるように形成されている一方、前記第３ヨーク部材は、前記第１、第２ヨーク部材にそれぞれ対向するように円環状に形成されていることを特徴とする請求項（７）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００９７】
この発明によれば、第１ヨーク部材と第２ヨーク部材の前記第３ヨーク部材側の端部の外径が異なっていることから、第１、第２ヨーク部材側である回転側から第３ヨーク部材側である固定側へ磁気を確実に伝達することが可能になる。
【００９８】
請求項（９）  前記磁界の変化をホール素子によって検出することを特徴とする請求項（２）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００９９】
請求項（１０）  前記磁界の変化はホール素子によって得られる電圧変化によって検出することを特徴とする請求項（９）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【０１００】
請求項（１１）  前記位相調整機構は、前記クランクシャフトから回転力が伝達される駆動部材と、
前記カムシャフトと一体に設けられた従動部材と、
前記駆動部材と従動部材との間に設けられ、前記駆動部材に対して相対回転することによって前記従動部材へ回転を増減速させる前記中間回転体と、
電磁力に応じて前記駆動部材の回転力を前記中間回転体に対して付与する電磁アクチュエータと、から構成され、
内燃機関の停止状態からイグニッションスイッチをオンすると同時に前記相対変位手段を作動させると共に、クランキング開始と同時に前記電磁アクチュエータを始動可能な位置に制御することを特徴とする請求項（１）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【０１０１】
この発明によれば、イグニッションスイッチをオンして通電すると同時に相対回転変位検出手段が、クランクシャフトに対するカムシャフトの現在の相対回転変位角を検出し、クランキング開始時から電磁アクチュエータを始動可能な状態に制御することから、機関のクランキング開始時から始動までの間でも位相調整機構によってクランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を制御することが可能になる。
【０１０２】
請求項（１２）  前記中間回転体に渦巻き溝を形成すると共に、前記駆動部材または従動部材のいずれか一方側に、回転中心から所定距離離れた位置にリンクを揺動自在に設け、前記駆動部材または従動部材の他方側に、径方向に延出した径方向溝を設け、かつ、前記リンクの先端部に、前記渦巻き溝と径方向溝にそれぞれ係合する係合部を設けたことを特徴とする請求項（１１）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【０１０３】
請求項（１３）  前記電磁アクチュエータは、前記中間回転体に電磁ブレーキを作用させるように構成したことを特徴とする請求項（１１）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【０１０４】
この発明によれば、位相調整機構が電磁ブレーキによって瞬時に作動可能になることから、機関のクランキング時からクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を即座に制御することが可能になる。
【０１０５】
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば位相調整機構として、ベーンタイプのものや他の油圧式のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の第１の実施形態に供される相対変位検出手段を示す分解斜視図である。
【図２】同実施形態の相対変位検出手段の要部を示す分解斜視図である。
【図３】同実施形態の相対変位検出手段による磁界の流れを示す模式図である。
【図４】同実施形態に供される装置の縦断面図である。
【図５】同実施形態に供されるゼンマイばねの収容状態を示す正面図である。
【図６】同実施形態の最遅角制御時の作動状態説明図である。
【図７】同実施形態の最進角制御時の作動状態説明図である。
【図８】同実施形態の中間位置制御時の作動状態説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１…カムシャフト
３…駆動リング
４…組付角操作手段（位相調整機構）
５…操作力付与手段（位相調整機構）
６…相対変位検出手段
７…従動軸部材
８…径方向溝
１１…リンク
１３…突出部
１５…渦巻き溝
１６…係合ピン
１８…中間回転体
２０…ヒステリシスブレーキ
２３…ヒステリシスリング
２４…電磁コイル
２５…コイルヨーク
３４…永久磁石
３７…第１ヨーク部材
３８…第２ヨーク部材
４１…第３ヨーク部材
４２…第４ヨーク部材
４５…ホール素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005299606.tif 000008
【図７】
2005299606.tif 000009
【図８】
2005299606.tif 000010
【図９】
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